JP2002067388A

JP2002067388A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002067388A
Application number: JP2000267122A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Tomita; 泰正富田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ書き込みに関する各パラメータの調整
を、最小限の構成で自動的に補正可能にし、高精度な調
整作業を不要にすると共に、所望の書き込み精度を得る
こと。【解決手段】ＬＤユニット１６から出射されたレーザ
光を主走査方向に偏向走査し、該走査されたレーザ光を
折り返しミラー１４により感光体ドラム１０面に導く光
学系を備えた画像形成装置において、感光体ドラム１０
における有効印字幅の両外側に、副走査方向に受光素子
を複数配列した受光手段が、平行に配置され、折り返し
ミラー１４を介して結像されるレーザ光の走査位置を検
知する走査位置検知板３０，３１と、走査位置検知板３
０，３１の検知信号にしたがってレーザ書き込みパラメ
ータを補正する補正手段（図示せず）と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ書き込み系
により、光源（ＬＤ）からのレーザ光を感光体に結像し
走査して画像形成を行なうレーザプリンタ、デジタル複
写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来における画像形成装置のレーザ書き
込み系の構成を図８に示す。図において、符号１０は静
電潜像が形成される感光体ドラム、符号１１は所定の速
度で高速回転するポリゴンスキャナ、符号１２は正多角
形を成し、その側面に反射面を有するポリゴンミラー、
符号１３はポリゴンミラー１２で偏向された等角速度の
レーザ光を感光体ドラム上で等速走査（等ピッチ走査）
させるように光学補正するｆθレンズ、符号１４はレー
ザ光を感光体ドラム１０に折り返すための折り返しミラ
ー、符号１５は光学系内部へのトナーなどの侵入を防止
するための防塵ガラス、符号１６はＬＤ（レーザダイオ
ード）などが収容されたＬＤユニット、符号１７はＬＤ
から出射されたレーザ光を補正するシリンダレンズ、符
号１８は有効書き込み外に設けられた同期検知ミラー、
符号１９は同期検知ミラー１８からのレーザ光を入射し
て制御板に導く同期検知ファイバ、符号２０はＬＤユニ
ット１６に対するパルス幅変調信号を送るＰＷＭ制御
板、符号２１は装置全体を制御するメイン制御板、符号
２３は画像データに対する各種の画像処理を施す画像処
理部である。

【０００３】このようなレーザ書き込み系を用いた画像
形成装置において、ＬＤユニット１６から出射されたレ
ーザ光はシリンダレンズ１７によりビーム整形され、ポ
リゴンスキャナ１１によって回転されているポリゴンミ
ラー１２で偏向走査され、単一あるいは複数のｆθレン
ズ１３を通過する。ｆθレンズ１３を通過したレーザ光
は折り返しミラー１４、防塵ガラス１５を経て感光体ド
ラム１０上に結像される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示されるような従来のレーザ書き込み系を用いた画像形
成装置にあっては、以下のような問題点があった。感光
体ドラム１０を走査する前に、同期検知ミラー１８、同
期検知ファイバ１９によって受光し、その受光タイミン
グを基準としてある決められた時間後から書き込み開始
を行い、さらに、記録紙に対して歪みやずれ、傾きのな
い画像を得るために、感光体ドラム１０に対するレーザ
光の書き込みを高精度に走査する必要がある。

【０００５】このため、これら機能部品およびユニット
それぞれの部品精度、組み立て精度、位置精度を高精度
にする必要がある。ところが、もし画像の傾きが生じた
場合、部品の交換あるいは人手による調整を行うなどし
て修復が必要となるため、結果としてコストアップを招
き、調整における作業者の負担、タクトタイムの増加な
どを招来させる要因となっている。また、走査位置がば
らつくなど機器によっては一定の走査位置が得られない
場合、個別に調整する必要が生じ作業効率を阻害してい
た。また、複数の光源（ＬＤユニット１７）を有する、
いわゆるマルチビームの画像形成装置の場合、所定の画
素密度を得るためには、副走査方向のビームピッチを高
精度に調整する必要がある。

【０００６】近年、画像の高画質化、高密度化の要求に
伴い、主／副走査方向ともに４００ｄｐｉ、６００ｄｐ
ｉといった画素密度が主流になり、最近では１２００ｄ
ｐｉの装置も開発されている。このような高い画素密度
になるにしたがって副走査方向のビームピッチも当然小
さくなり、６００ｄｐｉで４３０μｍ、１２００ｄｐｉ
で２２μｍの間隔での調整を行っている。

【０００７】また、光源として用いられる半導体レーザ
（ＬＤ）は、温度により波長が変動しやすい特性があ
り、さらに振動や光源部の経時的な位置の変動などによ
り、その都度調整している。さらに、たとえば温湿度の
変化に起因する記録紙の伸び縮み、あるいは走査レンズ
の取付位置のずれ、部品の精度不良などにより、本来必
要とした走査線の長さに対し、得られた画像が伸びたり
縮んだりする。走査線の長さは、光源を点灯させる画素
クロックに依存しているが、部品不良あるいは組み付け
不良によって本来必要としていた適切な走査線長さが得
られない場合、所定の走査線長さを得るために、強制的
に画素クロックを変化させるなど、その都度補正する必
要があった。

【０００８】このように、画像の傾き補正、複数の光源
を有するときの副走査ビームピッチの調整、および倍率
補正においていかなる場合においても印字された画像に
よって適宜調整する必要があり、そのため、調整に伴う
作業者の負担，タクトタイムの増加を招来させていた。
また、調整作業に伴い機器の構成も複雑かつ大型化し、
それにしたがってコストアップや作業を複雑にしてい
る。

【０００９】また、図８に示すレーザ書き込み系におい
て、書き出し位置を検知する場合、画像に対して正確な
書き込み位置（主走査方向のずれ）を得るためには、感
光体ドラム１０面上と同じ位置で、かつ感光体ドラム１
０上と同等のビームスポット径で受光することが望まし
い。そのためには、レーザ書き込み系で検知デバイス
（フォトディティクタ）の直前にビーム径を整形するシ
リンドリカルを配置する方法が取られている。しかしな
がら、この方法を用いると、構成する部品点数が増加す
るためにコストアップとなると共に、それぞれの部品の
位置を正確に位置決めする必要があるので、高い加工精
度が要求される。

【００１０】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、レーザ書き込みに関する各パラメータの調整を、
最小限の構成で自動的に補正可能にし、高精度な調整作
業を不要にすると共に、所望の書き込み精度を得ること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１にかかる画像形成装置にあっては、光源
から出射されたレーザ光を主走査方向に偏向走査し、該
走査されたレーザ光を折り返しミラーにより感光体面に
導く光学系を備えた画像形成装置において、前記感光体
における有効印字幅の両外側に、副走査方向に受光素子
を複数配列した受光手段が、平行に配置され、前記折り
返しミラーを介して結像されるレーザ光の走査位置を検
知する走査位置検知手段と、前記走査位置検知手段の検
知信号にしたがってレーザ書き込みパラメータを補正す
る補正手段と、を備えたものである。

【００１２】この発明によれば、感光体の両端部に、受
光素子を複数配列した走査位置検知手段が、印字幅より
広い所定の間隔でかつ平行に配置され、走査位置検知手
段によってビームの書き込み位置を検出し、両端部それ
ぞれにおける画像位置ずれを算出し、それらの値にした
がって主走査方向の書出し位置やビームピッチ、倍率と
いった特性を補正する。

【００１３】また、請求項２にかかる画像形成装置にあ
っては、前記走査位置検知手段の検知信号にしたがって
前記折り返しミラーの傾きを調整するミラー調整手段を
備えたものである。

【００１４】この発明によれば、感光体の両端部に、受
光素子を複数配列した走査位置検知手段が、印字幅より
広い所定の間隔でかつ平行に配置され、印字開始前に、
プレ動作を行ない、走査位置検知手段によってビームの
書き込み位置（走査開始時および走査終了時）を検出
し、両端部それぞれにおける画像位置ずれを算出し、こ
の得られたずれ量にしたがって、主走査ラインの開始部
分と終了部分を結ぶ理想ラインになるように折り返しミ
ラーの傾きを調整する。

【００１５】また、請求項３にかかる画像形成装置にあ
っては、光源を複数備えた光源ユニットを有し、前記走
査位置検知手段の検知信号にしたがって副走査方向のビ
ームピッチを調整するビームピッチ調整手段を備えたも
のである。

【００１６】この発明によれば、光源を複数備え、それ
ぞれの光源を並列に配置し、走査位置検知手段の検知信
号にしたがって光源間を中心として光源ユニットを回動
することにより、副走査方向のビームピッチを所望の値
となるように可変調整する。

【００１７】また、請求項４にかかる画像形成装置にあ
っては、前記走査位置検知手段の検知信号にしたがって
倍率を調整するための画素クロックを調整する画素クロ
ック調整手段を備えたものである。

【００１８】この発明によれば、書出し側に位置する走
査位置検知手段によって書き込み開始タイミングを制御
し、他方の走査位置検知手段によって走査時間を算出
し、それぞれの検知タイミングの差から画素クロックを
変更することにより、倍率を所定値に調整する。

【００１９】また、請求項５にかかる画像形成装置にあ
っては、前記走査位置検知手段は、前記感光体に当接か
つ正接する位置に配置されるものである。

【００２０】この発明によれば、感光体に走査位置検知
手段を当接かつ正接して配置することにより、感光体の
ビームスポット径に近い状態での検知が実現する。

【００２１】また、請求項６にかかる画像形成装置にあ
っては、前記感光体は本体から着脱可能なユニットをな
し、前記ユニットに前記走査位置検知手段を配置したも
のである。

【００２２】この発明によれば、着脱可能な感光体ユニ
ットに走査位置検知手段を配置することにより、セット
後における光走査位置が変動した場合にも所望の位置精
度を確保可能にする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる画像形成装
置の好適な実施の形態について添付図面を参照し、詳細
に説明する。なお、本発明はこの実施の形態に限定され
るものではない。

【００２４】図１は、本発明の実施の形態にかかる画像
形成装置のレーザ書き込み系の構成を示す説明図であ
る。このレーザ書き込み系は、先に図８で説明した従来
のレーザ書き込み系に対し、同じ機能を有する部品につ
いては同一符号を用いている。ＬＤユニットから出射さ
れたレーザ光は、ポリゴンミラー１２の回転により主走
査方向に偏向走査され、ｆθレンズ１３、折り返しミラ
ー１４によって反射された後、感光体ドラム１０上に結
像する構成となっている。

【００２５】この構成の特徴は、感光体ドラム１０の両
側に、印字有効幅より広い所定の間隔をもって走査位置
検知板３０と走査位置検知板３１とを設けている点であ
る。すなわち、従来のレーザ書き込み系に対し、同期検
知機構の部分が異なる。この走査位置検知板３０および
走査位置検知板３１の位置関係を図２に示す。

【００２６】この走査位置検知板３０および走査位置検
知板３１は、印字有効幅Ｌ１の外側に副走査方向に垂直
に設けられ、受光素子を等間隔で複数配列した構成とな
っている。受光部分は、たとえばＣＣＤ（電荷結合素
子）ラインセンサのように、各素子が等ピッチで配列さ
れている。さらに、この走査位置検知板３０および走査
位置検知板３１は、感光体ドラム１０に対して平行に配
置されており、その受光信号をそれぞれ制御部４０にフ
ィードバックし、レーザ光の走査位置および走査時の時
間（タイミング）を検知することが可能に構成されてい
る。

【００２７】制御部４０は、傾き調整部３２の駆動モー
タＭ１、ピッチ調整部３３の駆動モータＭ２、ポリゴン
スキャナ１１それぞれに走査位置検知板３０および走査
位置検知板３１の検知信号にしたがった信号ΔＭθ，Δ
Ｂｐ，ＣＬを送るように構成されている。

【００２８】また、折り返しミラー１４の一端には、ミ
ラーの傾きを微調整するための傾き調整部３２が設けら
れている。この折り返しミラー１４の傾き調整の構成例
を図３に示す。この傾き調整部３２は、たとえばステッ
ピングモータを駆動源としその出力軸にギア５１を設
け、このギア５１を折り返しミラー１４を保持するブラ
ケット５０の端部に設けられたセクタギア５０ａに歯合
させる。そして、制御部４０からの信号ΔＭθにしたが
ってステッピングモータを駆動するドライバ５２に対
し、制御されるように構成する。

【００２９】図３のように構成されたミラー傾き調整機
構では、走査位置検知板３０および走査位置検知板３１
の検知信号にしたがって制御部４０がドライバ５２に対
して信号ΔＭθを送り、ステッピングモータを回転させ
ることにより折り返しミラー１４の傾きを微調整する。
すなわち、走査位置検知板３０および走査位置検知板３
１によってそれぞれ走査位置を検出し、それによって感
光体ドラム１０の両端それぞれにおける走査位置のずれ
を算出し、そのずれ量から両端それぞれにおける画像位
置のずれを求める。そして、このずれ量にしたがって折
り返しミラー１４の角度を調整することにより、画像の
傾きを補正する。記録紙に印字する前（ポリゴンスキャ
ナ１１のプレ回転時）に行ない、画像印字前に傾きを補
正することにより、常に所望の画像が得られる。

【００３０】図４は、光源（ＬＤ）を複数備えた場合の
ＬＤユニットの構成を示す説明図である。ＬＤユニット
６０に光源（ＬＤ）６１ａ，６１ｂを並列して配置し、
光源間の中心を回転軸とし、回動する構成になってい
る。すなわち、ＬＤユニット６０の片側につば形状６０
ａを設け、つば形状６０ａの端部にピッチ調整部３３の
の先端部分を当接させる。

【００３１】図５はピッチ調整部の形状を示す説明図で
ある。たとえばステッピングモータの出力軸に、図示す
るような傾斜面が形成されている先端形状４１ａを有す
る回転軸４１を設け、これを回転させることにより、Ｌ
Ｄユニット６０が回転し、所望の副走査ビームピッチに
調整される。この調整は前述したミラー傾き調整と同様
に、走査位置検知板３０および走査位置検知板３１によ
って複数のビーム走査位置を検出し、その得られた位置
からビームピッチを制御部４０にフィードバックする。
制御部４０はビームピッチの調整量ΔＢｐをドライバ５
３に送り、ドライバ５３がステッピングモータでなるピ
ッチ調整部３３を駆動することにより、光源位置を適切
なビームピッチとなる位置に回動する。このビームピッ
チの調整においても、記録紙に印字する前に行なうた
め、画像印字前に、常に所望のビームピッチを得ること
ができる。

【００３２】さらに、走査位置検知板３０および走査位
置検知板３１の検知信号から走査時間（タイミング）を
検知することもできる。書き込み開始および終了の位置
それぞれの検知タイミングの差を制御部４０にフィード
バックすることによって、ポリゴンスキャナ１１の画素
クロックを調整（ポリゴンミラー１２の偏向角を変え
る）し、所望とする倍率（主走査倍率）に調整する。

【００３３】ところで、走査位置検知板３０および走査
位置検知板３１は、正確な画像形成位置を得るために、
ビームの結像位置と同じ位置に配置する必要がある。そ
のため、感光体ドラム１０に当接かつ正接する位置に配
置する。これにより、実際のビームスポット径をなす形
状で走査位置を検出することができると共に、レーザ光
を走査し結像するための書き込みユニット上の折り返し
ミラー１４あるいはシリンドリカルレンズを削除するこ
とができ、部品コストを低減するこができる。また、従
来では、常に一定の書出し位置を得るために検知板の取
り付け位置に高い精度を必要としたが、本発明では、常
に感光体ドラム１０上に所望の書き込み位置を得ること
ができる。

【００３４】図６は、本発明の実施の形態にかかるレー
ザ書き込み系と感光体ユニットの関係を示す説明図であ
る。図において、符号７０は感光体ユニット７０であ
り、感光体ドラム１０と現像器・トナーカートリッジな
どを一体化したユニットである。ここでは、感光体ドラ
ム１０に走査位置検知板３０および走査位置検知板３１
が設けられている。このように、感光体ドラム１０を収
納するユニットと一体になって構成されるため、この感
光体ユニット７０を本体にセットした際に、感光体ユニ
ット７０とレーザ書き込み系との位置関係がずれ、光走
査位置が変動しても、感光体ドラム１０の走査位置検知
板３０および走査位置検知板３１は変化しないため、常
に所望の位置に画像を形成することができる。

【００３５】さて、これまで説明してきたレーザ書き込
み系の一連の動作を図７に示すフローチャートを用いて
説明する。まず、画像形成前に、感光体ドラム１０を回
転（感光体プレ回転）し（ステップＳ１１）、レーザ光
を出射しポリンゴンスキャナ１１によりレーザ光を走査
する（ステップＳ１２）。続いて、走査位置検知板３０
からの信号を検出し（ステップＳ１３）、さらに走査位
置検知板３１からの信号を検出し（ステップＳ１４）、
これらの信号から折り返しミラー１４の傾き補正量を算
出する（ステップＳ１５）。

【００３６】続いて、走査位置検知板３０および走査位
置検知板３１の信号からビームピッチの調整量を算出し
（ステップＳ１６）、さらにポリンゴンスキャナ１１の
画素クロックを算出して決定し（ステップＳ１７）、さ
らに書出し位置を決定する（ステップＳ１８）。そし
て、これら補正量あるいは調整量から、折り返しミラー
１４の傾き調整、ビームピッチの調整、倍率調整を前述
した機構および動作にしたがって実行する（ステップＳ
１９）。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる画
像形成装置（請求項１）によれば、感光体の両端部に、
受光素子を複数配列した走査位置検知手段が、印字幅よ
り広い所定の間隔でかつ平行に配置し、走査位置検知手
段によってビームの書き込み位置を検出し、両端部それ
ぞれにおける画像位置ずれを算出し、それらの値にした
がって主走査方向の書出し位置やビームピッチ、倍率と
いった特性を補正するため、レーザ書き込みに関する各
パラメータの調整を、最小限の構成で自動的に補正する
ことができ、かつ高精度な調整作業を不要にすると共
に、所望の書き込み精度が得られる。

【００３８】また、本発明にかかる画像形成装置（請求
項２）によれば、感光体の両端部に、受光素子を複数配
列した走査位置検知手段が、印字幅より広い所定の間隔
でかつ平行に配置し、印字開始前に、プレ動作を行な
い、走査位置検知手段によってビームの書き込み位置
（走査開始時および走査終了時）を検出し、両端部それ
ぞれにおける画像位置ずれを算出し、この得られたずれ
量にしたがって、主走査ラインの開始部分と終了部分を
結ぶ理想ラインになるように折り返しミラーの傾きを調
整するため、主走査方向のラインずれを自動的に修正す
ることができ、従来面倒であった人手による調整作業が
不要になる。

【００３９】また、本発明にかかる画像形成装置（請求
項３）によれば、光源を複数備え、それぞれの光源を並
列に配置し、走査位置検知手段の検知信号にしたがって
光源間を中心として光源ユニットを回動することによ
り、副走査方向のビームピッチを所望の値となるように
可変調整するため、常に所望とするビームピッチを複雑
な作業を必要とせずに得ることができる。

【００４０】また、本発明にかかる画像形成装置（請求
項４）によれば、書出し側に位置する走査位置検知手段
によって書き込み開始タイミングを制御し、他方の走査
位置検知手段によって走査時間を算出し、それぞれの検
知タイミングの差から画素クロックを変更することによ
り、倍率を所定値に調整するため、複雑な作業を必要と
せずに、光学誤差に起因する倍率の変動を常に一定の倍
率となるよう調整することができる。

【００４１】また、本発明にかかる画像形成装置（請求
項５）によれば、感光体に走査位置検知手段を当接かつ
正接して配置することにより、感光体のビームスポット
径に近い状態（結像面と同位置のスポット径）での検知
が実現するので、書き込み系の部品精度やフォトディテ
ィクタなどの取り付け位置の精度の左右されることな
く、感光体の所定位置に画像を形成することが可能にな
る。

【００４２】また、本発明にかかる画像形成装置（請求
項６）によれば、着脱可能な感光体ユニットに走査位置
検知手段を配置することにより、セット後における光走
査位置が変動した場合においても所望の位置精度が確保
されるので、画像形成位置を常に所定の精度に保つこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる画像形成装置のレ
ーザ書き込み系の構成を示す説明図である。

【図２】図１における２つの走査位置検知板の位置関係
および制御系を示す説明図である。

【図３】折り返しミラーの傾き調整機構例を示す説明図
である。

【図４】光源のビームピッチ調整機構例を示す説明図で
ある。

【図５】図４におけるピッチ調整部の形状例を示す説明
図である。

【図６】感光体ユニットとレーザ書き込み系の構造例お
よび関係を示す説明図である。

【図７】本発明の実施に形態にかかる調整動作までの手
順を示すフローチャートである。

【図８】従来における画像形成装置のレーザ書き込み系
の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１１ポリゴンスキャナ１２ポリゴンミラー１４折り返しミラー３０，３１走査位置検知板３２傾き調整部３３ピッチ調整部４０制御部５０ブラケット５０ａセクタギア５１ギア５２，５３ドライバ６０ＬＤユニット６０ａ，６０ｂ光源７０感光体ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/04 １１１Ｇ０３Ｇ 15/00 ５５６ 15/041 15/04 １１７Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４ＡＦターム(参考） 2C362 BA87 BA89 BA90 BB30 BB32 BB34 BB37 BB46 CB59 DA03 2H045 AA01 CA88 CB22 DA02 2H071 BA03 BA13 BA32 BA34 DA02 DA15 DA32 2H076 AB05 AB06 AB12 AB16 AB67 AB68 AB72 AB73 AB74 AB76 EA06 5C072 AA03 BA02 BA17 HA02 HA13 HB08 HB11 HB20 UA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射されたレーザ光を主走査方
向に偏向走査し、該走査されたレーザ光を折り返しミラ
ーにより感光体面に導く光学系を備えた画像形成装置に
おいて、前記感光体における有効印字幅の両外側に、副走査方向
に受光素子を複数配列した受光手段が、平行に配置さ
れ、前記折り返しミラーを介して結像されるレーザ光の
走査位置を検知する走査位置検知手段と、前記走査位置検知手段の検知信号にしたがってレーザ書
き込みパラメータを補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記走査位置検知手段の検知信号にした
がって前記折り返しミラーの傾きを調整するミラー調整
手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形
成装置。
【請求項３】光源を複数備えた光源ユニットを有し、
前記走査位置検知手段の検知信号にしたがって副走査方
向のビームピッチを調整するビームピッチ調整手段を備
えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記走査位置検知手段の検知信号にした
がって倍率を調整するための画素クロックを調整する画
素クロック調整手段を備えたことを特徴とする請求項１
に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記走査位置検知手段は、前記感光体に
当接かつ正接する位置に配置されることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項６】前記感光体は本体から着脱可能なユニッ
トをなし、前記ユニットに前記走査位置検知手段を配置
したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記
載の画像形成装置。